Stoffe & Maßeinheiten – Aufgaben mit Lösungen

Die Grundlagen für die Aufgaben und Beispiele findest du hier.

Aufgabenbeispiele mit Lösungen

Hier findet man einige Beispielaufgaben, die sich auf das Rechnen mit chemischen Einheiten beziehen. Insbesondere auf den Umgang mit der Einheit Mol wird hier näher eingegangen.

Aufgabe 1:

Wie viel NaCl-Moleküle sind in einer Prise Salz (3 Gramm) enthalten?

Aus der Angabe erhalten wir die Informationen um welches Molekül es sich handelt und welche Masse von diesem Stoff vorliegt. Aus dem Periodensystem der Elemente können wir die molare Masse (M) von Kochsalz entnehmen. Dazu müssen wir einfach die von Chlor und Natrium addieren.

Dabei ergibt sich: 35,45 g/mol + 22,99 g/mol = 58,44 g/mol

Da man nun die Molare Masse M sowie die Masse m der Stoffprobe kennt, kann man nun die Stoffmenge (n) berechnen. Dazu verwendet man die Formel Latex formula
Eingesetzt erhalten wir:

Latex formula

3 Gramm Kochsalz entsprechen also einer Stoffmenge von ca. 0,05 mol.

Aufgabe 2:

Betrachtet wird eine Probe von Vitamin C, auch als Ascorbinsäure bekannt. Aus der Fachliteratur ist bekannt, dass Vitamin C Massenanteile von 40,92% Kohlenstoff, 4,58% Wasserstoff und 54,50% Sauerstoff hat. Gesucht ist nun die empirische Formel von Vitamin C.

Bereits aus der Angabe kann man erkennen, dass die empirische Formel von Vitamin C die Form CxHyOz haben muss. Um nun auf die Koeffizienten von Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff zu kommen, nehmen wir an, dass unsere Stoffprobe 1kg Vitamin C enthält. Mit den gegebenen Massenanteilen wissen wir also, dass in 1kg Vitamin C nun 409,2g C, 45,8g H und 545,0g O enthalten sind. Addiert ergeben diese Zahlen logischer Weise den Wert 1000g, da im Vitamin C ja lediglich C, H und O enthalten sind. Nun müssen wir die Stoffmenge (n) der einzelnen Bestandteile berechnen. Hierzu nutzen wir die Formel:

Latex formula

Beginnen wir mit der Berechnung der Stoffmenge von Kohlenstoff. Als Masse m nehmen wir dazu 409,2g an, da wir von einer 1000g Probe ausgehen. Den Wert der molaren Masse M entnehmen wir dem Periodensystem der Elemente (12,0). Eingesetzt ergibt sich:

Latex formula

Analog dazu kann man auch die Stoffmengen von Wasserstoff und Sauerstoff berechnen. Dabei erhält man:

Latex formula

Wobei der Wert für die Stoffmenge von Sauerstoff auf die erste Nachkommastelle gerundet wurde. Um nun auf die empirische Formel von Vitamin C zu kommen, müssen wir noch das kleinste ganzzahlige Vielfache dieser Verhältnisse berechnen. Dazu teilen wir alle berechneten Werte durch den kleinsten Wert, den wir für die Stoffmenge von Kohlenstoff, bzw. Sauerstoff gemessen haben (34,1).

Latex formula

Nun wissen wir, dass Sauerstoff 1,34-mal so oft wie Kohlenstoff oder Sauerstoff in die Formel miteingeht. Da nicht mit den exakten molaren Massen gerechnet und das Ergebnis gerundet wurde, können wir dieses 1,34 als 1,33 deuten. Multiplizieren wir nun jeden der ermittelten Werte mit dem Faktor 3 so erhalten wir:

C:H:O = 3:4:3.

Somit haben wir nun die gesuchte empirische Formel gefunden:

X = 3
Y = 4
Z = 3

Die Formel lautet also: C3H4O3.

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